Fundmentos de Químic nlític, Ione M F liveir, Mri José F ilv e imone F B Tófni, urso de Licencitur em Químic, Modlidde Distânci, UFMG 00 UL 8 Equilíbrio Ácido Bse Equilíbrio Ácido Bse envolvendo soluções de ácidos polipróticos e bses poliácids bjetivos Definir e reconhecer um ácido poliprótico e um bse poliácid. lculr o p de soluções de ácidos poliprótico e bses poliácids.. oluções que contém um ácido poliprótico frco s ácidos polipróticos são cpzes de dor mis de um próton, ou sej, possuem dois ou mis hidrogênios ionizáveis. Pr um solução quos de ácidos polipróticos podemos escrever equções ds váris reções de equilíbrio, já que são váris s etps de ionizção. número de reções em equilíbrio está ligdo ou ssocido o número de hidrogênios ionizáveis presentes no ácido poliprótico. s ionizções são sucessivs e os vlores ds constntes diminuem de um etp pr outr, pois s sucessivs etps de ionizção são reprimids pelo íon hidrônio formdo ns etps nteriores. Em gerl, s constntes de ionizção destes ácidos são bstnte diferentes entre si, ou sej, normlmente, primeir constnte é bem mior que segund, que é bem mior que terceir e ssim sucessivmente. No entnto, lguns ácidos presentm vlores muito semelhntes pr s diverss constntes de ionizção. grndez d diferenç ds constntes de ionizção dos ácidos polipróticos é um função d estrutur do ácido. onsideremos um ácido frco de concentrção nlític mol L. s equilíbrios envolvidos são: - Ionizção do ácido e d águ: 47
Fundmentos de Químic nlític, Ione M F liveir, Mri José F ilv e imone F B Tófni, urso de Licencitur em Químic, Modlidde Distânci, UFMG 00 + + + ; () + + + ; () + + ; w = + () - Blnço de mss: = + + (4) - Blnço de crg: + = + + (5) lgums simplificções podem ser feits ntes de demonstrrmos equção gerl pr um ácido diprótico. ) e solução é ácid concentrção de - deve ser muito pequen e, portnto, pode ser desprezd em (5) + = + (5') ) e segund constnte de dissocição for muito menor que primeir, concentrção de pode ser desprezd. endo ssim s equções (4) e (5 ) tornm-se = + (4') + = - (5'') Est proximção só é vlid se 0 ubstituindo (5'') em (4') e rerrnjndo = - + (4'') ubstituindo (4'') e (5'') em () tem-se 4 Regrupndo: ssim, equção finl pss ser: 48
Fundmentos de Químic nlític, Ione M F liveir, Mri José F ilv e imone F B Tófni, urso de Licencitur em Químic, Modlidde Distânci, UFMG 00 49 + + + = 0 (6) om ests simplificções situção fic equivlente um ácido monoprótico frco, pois segund dissocição do ácido diprótico foi desprezd. om est simplificção supomos que + = e, portnto, =. Entretnto, um equção complet pode ser obtid pr ácidos dipróticos. Inicilmente s concentrções de e de - deverão ser expresss em função d concentrção de. De () tem-se (7) De () tem-se (8) ubstituindo (7) em (8) tem-se (9) ubstituindo (), (7) e (9) em (5) tem-se (0) Pr obtermos concentrção de vmos substituir s expressões (7) e (9) em (4) () ubstituindo () em (0) tem-se um equção de qurto gru que é equção gerl pr ácido diprótico frco.
Fundmentos de Químic nlític, Ione M F liveir, Mri José F ilv e imone F B Tófni, urso de Licencitur em Químic, Modlidde Distânci, UFMG 00 + 4 + + + ( - w ) + ( w + ) + w = 0 () Qundo os vlores de e forem muito próximos é necessário usr equção complet pr ácidos polipróticos. Exemplo - lcule o p de um solução de ácido sulfídrico,, 0,0600 mol L. = 5,7x0 8 e =,x0. - Ionizção do ácido e d águ: + + + ; () + + + ; () + + - ; w = + () - Blnço de mss: = + + (4) - Blnço de crg: + = + + (5) e - for muito pequeno e >> + = = - + + = 5,85x0 5 mol L p = 4, = 5,85x0 5 mol L =,7x0 0 mol L = =,x0 mol L = 0,05994 mol L Testndo s simplificções + + + = 0 50
Fundmentos de Químic nlític, Ione M F liveir, Mri José F ilv e imone F B Tófni, urso de Licencitur em Químic, Modlidde Distânci, UFMG 00 - + >> álculo do erro: 5,85x0 5 mol L 00 %,7x0 0 mol L X X =,9x0 4 % - >> e + >> álculo do erro: 5,85x0 5 mol L 00 %,4x0 mol L X X = 4,x0 7 % 0,06 mol L 00 %,x0 mol L X X =,0x0 0 % omo todos os erros clculdos são menores que % tods s simplificções são válids.. oluções que contém um bse poliácid frc s bses poliácids são cpzes de receber mis de um próton. Pr um solução quos de bses poliácids podemos escrever equções ds váris reções de equilíbrio. número de reções em equilíbrio está ligdo ou ssocido o número de hidrogênios que bse é cpz de receber. s vlores ds constntes diminuem de um etp pr outr, pois s sucessivs etps são reprimids pelo íon hidroxil formdo ns etps nteriores. Em gerl, s constntes de dissocição dests bses são bstnte diferentes entre si, ou sej, normlmente, primeir constnte é bem mior que segund e ssim sucessivmente. Pr lgums bses, no entnto, ests constntes são muito semelhntes. No cso de um dibse, B, tem-se os seguintes equilíbrios: B + B + + ; b B B 5
Fundmentos de Químic nlític, Ione M F liveir, Mri José F ilv e imone F B Tófni, urso de Licencitur em Químic, Modlidde Distânci, UFMG 00 B + + B + + ; B B b + + ; w = + rciocínio pr o cálculo de p é o mesmo de um ácido poliprótico. Tente descrevêlo.. oluções que contém um nfótero nfóteros são espécies que tnto podem regir como ácido ou como bse. Muitos nfóteros são derivdos de ácidos polipróticos e de bses poliácids. omo exemplos temos bicrbonto de sódio, N, fosftobiácido de sódio, N P 4 e o sl dissódico do ácido etilenodiminotetrcético EDT, N Y. onsidere um solução de um sl N de concentrção nlític s mol L - : s soluções dests espécies podem ser ácids ou básics, dependendo d grndez ds constntes. e b > olução básic e > b olução ácid s equilíbrios envolvidos são: - Dissocição do sl e ionizção d espécie e d águ: N (s) N + + + + ; b () + + + ; () + + ; w = + () - Blnço de mss: = N + (4) = + + (5) - Blnço de crg: + + N + = + + (6) ubstituindo (4) em (6) temos: 5
Fundmentos de Químic nlític, Ione M F liveir, Mri José F ilv e imone F B Tófni, urso de Licencitur em Químic, Modlidde Distânci, UFMG 00 5 + + = + + = + + + (7) ubstituindo (5) em (7) temos + + = + + + = + + (8) De () temos (9) De () temos (0) ubstituindo (9), (0) e () em (8) temos Multiplicndo est expressão por + temos Rerrnjndo est expressão temos () Equção complet pr nfóteros Neste ponto, se considerrmos que s reções entre e águ, que envolvem s constntes b e, não ocorrem em grnde extensão, podemos considerr que e são desprezíveis, logo equção torn-se = s () ubstituindo equção () em () temos () om ess equção podemos determinr concentrção de íons + pr espécies que podem gir como ácido ou bse.
Fundmentos de Químic nlític, Ione M F liveir, Mri José F ilv e imone F B Tófni, urso de Licencitur em Químic, Modlidde Distânci, UFMG 00 Exemplo - lculr o p de um solução 0, mol L de bicrbonto de sódio, N. = 4,4x0 7 e = 4,7x0 + = 4,6x0 9 mol L p = 8,4 Exemplo - lculr o p de um solução 0, mol L de fosftomonoácido de sódio, N P 4. = 6,8x0 = 6,x0 e = 4,8x0 pr o P 4 s equilíbrios envolvidos são: P 4 + P 4 + ; P 4 + P 4 + + ; P4 b P4 P4 P 4 Então, pr este nfótero vmos considerr s constntes b, que está relciond com, e. Portnto, + =,9x0 0 mol L p = 9,7 Generlizndo, equção () pode ser escrit como: n n n UT VLIÇÃ. lcule o p de um solução 0, mol L - de ácido fosfórico.. lcule o p de um solução 0,0 mol L - de crbonto de sódio.. lcule o p de um solução 0,0 mol L - em fosftoácido de sódio. 4. lcule o p de um solução 0, mol L - em bicrbonto de sódio. 54
Fundmentos de Químic nlític, Ione M F liveir, Mri José F ilv e imone F B Tófni, urso de Licencitur em Químic, Modlidde Distânci, UFMG 00 55